CM6150机床总体设计-普通精密机床【17张CAD图纸】【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 实际应用中， 车床主要进行车外圆、车端面和镗孔等工作 。 车削很少在其他种类的机床上进行，而且任何一种其它机床都不像车床那样方便的进行车削加工。由于车床还可以用来钻孔和铰孔，车床的多功能性可以使工件一次安装中进行几种加工。因此，在生产中使用的各种车床比任何其它种类的机床都多。 现代机床正在向高速度化、高精度化、高柔性化、高自动化、高可靠性等方向发展。车床是一种中型精密普通机床， 它具有操作方便，轻巧，结构简单，工艺性好，振动、噪声小，加工精度高，生产率高等优点。因此它被广泛的应用在 各种车间。本 设计以 床 为基础，进行了车床中若干部件的设计。 本设计的主要内容包括以下三部分： 主轴箱的设计 ， 这部分主要包括：总体的设计与布局、各传动轴的设计及验算、主轴的设计及验算、各齿轮的设计及验算、主轴箱 的绘制。 变速箱的设计 ， 这部分主要包括：主要参数的选择原则，确定个档变速齿轮的模数、齿数等齿轮参数。 齿轮计算和轴的计算 ， 对齿轮的接触强度和弯曲强度进行计算，进行轴的设计。介绍了轴的结构，轴径的选择方法，计算个档位的弯矩，扭矩，并找出轴的危险截面进行强度校核。 关键字 ： 主轴 箱；变速箱； 传动 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to do is on of do it do to be a of of in of is a It as so So it is in of is a in of a of of is in of of of AD of of is in I of s s I I of I 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . 引 言 . 1 床简介及发展概况 . 1 课题的目的和意义 . 机床总体设计 .数拟定 . 3 要参数 . 3 定转数公比值、转数数列、调速范围 . 3 体布局 . 3 响本机床总体布局的基本因素 . 3 局简图 . 5 床设计应满足的基本要求 . 主传动系统设计 . 6 传动系统概述 . 主传动的功用 . 主传动的组成 . 主传动系统的设计要求 .动方案确定 . 10 中传动方式 . 10 离传动方式 . 10 证并确定合理的结构式和转速图 . 11 变速系统传动系设计的一般原则 . 11 定转速图 . 11 点补充说明 . 12 数的确定 . 14 确定齿数时应注意的几个问题 . 14 数的最终确定 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定主传动系统图 . 15 定带轮直径 . 16 算主轴转速误差 . 17 理简单叙述 . 18 4 传动件估算 . 19 轴及各传动轴、各传动齿轮的计算转速 . 19 轴的计算转速 . 19 传动轴的计算转速 . 19 齿轮计算转速 . 19 轴支承轴颈尺寸和内孔径尺寸的确 定 . 20 轴前轴直径 1D 的确定 . 20 轴后轴直径 2D 的确定 . 20 轴内孔径的确定 . 20 动轴直径初定 . 20 动齿轮模数的初步计算 . 21 5 结构设计 . 24 轮设计 . 24 动机构设计 . 24 轴的支承形式设计 . 24 的轴向固定 . 25 轮块设计 . 25 它传动轴轴承的选择 . 26 轴端部的结构形式 . 26 轴的润滑与密封 . 26 纵机构设计 . 27 6 主要零件核算 . 29 轴强度校核 . 29 切削力 背向力 错误 !未找到引用源。 . 29 该轴齿轮受力 . 30 出受力图、弯矩图、扭矩图 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 核轴的强度 . 31 键联接强度校核 . 32 轮的强度计算 . 33 动轴承的校核 . 35 7 结 论 . 37 致 谢 .考文献 . 39 附录 A 英文原文 . 40 附录 B 汉语翻译 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 引言 床简介及发展概况 车床本身有其技术和结构特点，能加工回转体的平面、内外圆、螺纹、螺孔、凸台、凹槽、曲面等，传动比较简单，制造比磨床容易，所用刀具也相对简单。车床的品种、规格繁多，为各类机床之冠。在现今各国生产和使用中，手动、机动、数显、程控和数控并存。 目前国外数车床的技术水平有高性能、高精度、高效率、高自动化、模块化设计等特点。高性能指依靠改进工艺、布局、结构、驱动和控制等方面来提高精度、效率、自动化，如工艺上车、铣、磨结合；高精度指加工 精度普遍提高，精密车床代替了普通精度数控车床，数控系统的分辨率也越来越高，如加工精度从过去的 高到效率指通过高速化、复合化不断提高加工效率，高速化方面，主轴转速、快速进给、传动功率都大大提高，复合化方面，出现多种切削方式合成的复合加工机和多轴加工；高自动化指采用现场交互式编程和自动对刀，并与 软件相结合，监控和自诊断能力日益增强，能自动测量和进行误差补偿；模块化设计指利用基本模块和各种功能部件灵活配置来加速发展系列产品、缩短设计周期、降低成本。 在我国， 车床制造业是金属切削制造业中最大的一个产业。按机床工具行业统计资料汇编， 2005 年全国车床产量为 237464 台，占全国金属切削机床产量的 但是，在车床产量中，数控车床的产量很低，仅占车床产量的 右。所以，我国目前仍是一个以普通车床生产为主的生产国家。在为数不多的数控车床生产中，仅有 12为中、高档数控车床。在数控车床消费中，中、高档数控车床主要依靠进口。近几年数控车床的进口量和进口额明显增加，市场份额基本上被进口产品占领。在车床产品中，数控车床的消费量增长很快，消费量已愈 4 万台，普通车床 的消费量超过 10 万台。近年来，我国数控车床的技术水平提高较快，在设计、制造、使用上有较大进步。但与国外发达国家的主要差距为：精度、效率、自动化等水平较低；主机设计缺乏创新，模块化设计少；重要基础元件、部件、数控系统等主要依赖进口；缺乏深入系统的科研工作，设计、试验手段比较落后。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 在发达国家，由于大批量生产自动化的实现，高效自动化车床的数量多，数控车床的发展快中、高档车床比例大，总体技术水平高，生产率高。而在发展中国家，低档手动普通车床多，所以生产率相对也低。目前国外的数控车床占整个车床生产的比重较大 。它是随着微电子、计算机技术的进步而迅速发展的，是传统机床技术与信息技术相结合的产物，也是今后的发展方向。 选择 密普通车床进行传统设计目的就是熟悉机床设计过程，为今后的创新打下基础。 课题的目的和意义 本课题是通过对 步了解金属切削机床的总体设计思想和步骤，在设计过程中实现一定的创新，并对车床有一个更直观、更理性的认识。在设计过程中，不仅对计算机制图等一些基本的能力有一个比较系统的训练，还能锻炼和加强解决实际工程问题的能力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 2 机床总体设计 数拟定 要参数 、 主轴转速范围 正转（ 21 级） 10 1600r/转（ 12 级） 20 800r/、 工件最大长度 L=1000、 进给量范围：纵向 r 横向 r 定转数公比值、转数数列、调速范围 、 正转 m a x ， 变速范围 160101600m a x n， 1 6 01211 291 、 反转 m a x ， 变速范围 4020800m a x n， 401121 401 综上，正、反转公比值皆非标准公比，故采用与正转公比较接近的标准公比 查表得公比为 数列如下： 10， 16， 20， 25， 0， 50， 63， 80， 100， 125， 160， 200， 250， 315， 400， 500， 630， 800， 1000， 1250，1600 共 23 级，比要求多 2 级，待运动设计时调整。 体布局 响本机床总体布局的基本因素 1、 机床运动分配对机床总体布局的影响 （ 1）移动部件的重量应尽量轻（刀具、刀架、尾座等）； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 （ 2）应利于提高加工精度（根据需要选择主运动和进给运动方式），本机床主运动方式为主轴回转，进给运动可分为横向进给和纵向进给； （ 3）应利于提高机床刚度，缩小占地面积 1。 2、 机床性能要求对机床总体 布局的影响 机床的振动、噪声、热变形等性能要求对机床的布局影响较大。为提高这些性能指标，可采取如下措施： （ 1）减小机床振动的布局措施 隔离强迫振动源 1。 本机床是精密车床，故采取分离传动的布局形式，将主变速装置装在单独的变速箱内，与主轴箱分开。这样主变速装置所产生的振动和热变形被带传动吸收或减弱，利于提高机床的工作精度。 （ 2）降低机床噪声的布局措施 机床 上的电动机、变速箱、进给箱等都是噪声源，合理布置这些部件是降低机床噪声的措施之一 1。本机床采用变速箱、主轴箱分离传动，且将变速箱和电动机直接相连固于床腿内，不仅缩小了机床的占地面积，而且更有效地降低了噪声。 （ 3）减少机床热变形的布局措施 a. 隔离热源 1。热源外置可使其产生的热不传或少传给机床的执行件和支承件，提高加工精度。本机床的电机、变速箱等热源与主轴箱分离也出于这一原因。 b. 机床切削部分沿热变形较小的方向布置。通过测量某些普通车床的热变形可知主轴在垂直方向的热位移高达 m200 ，在水平方向上的热位移不过 m10 左右 1。因此本精密车床的刀架以水平布置为好。 2、 提高机床刚度和抗振性的布局措施 将机床基础件做成整体式，减少接合面数目 1。 3、 机床操纵方便性要求对机床总体布局的影响 机床布局必须充分考虑到操纵机床的人，处理好人机关系。充分发挥人和机床各自特点，使人机综合效能达到最佳。必须便于操作和观察加工的情形。本机床由于刀架、刀 具较小，为便于操作，刀架一般布置在工件前面。操作、调整部位和手柄的安排，应考虑人在站立和坐下时的基本尺寸和四肢活动范围，常用操纵机构应集中便于操作的区域。床身底部结构可容纳脚伸入，使操作者能贴近机床而便于操作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 局简图 该机床属于精密机床，能完成普通车床的各种车削工作，加工零件尺寸精度可达 5级，表面粗糙度达 虑到机床系列化，除主轴箱和变速箱外，其它各部件和 通车床通用。经上面分析论述，进行总体布局如图 2 1： 图 2 1 总体设计示意图 结构形式：中小型 。 运动分配： 主轴回转，刀架在溜板上横向移动，溜板在床身上纵向移动 。 布局特点：万能性较大，装夹工件及手动操作较方便，接近刀架容易，结构工艺性较好，较好地降低了噪声、热变形、振动对机床的影响，提高了机床的加工精度。 3 机床设计应满足的基本要求 、 工艺范围 机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。一般包括可加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件和加工尺寸范围、毛坯类型等。 机床的工艺范围主要取决于其使用于什么生产模式。如使用于大批量生产模式，工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 序分散 ，一台机床仅需对一种工件完成一道或几道工序的加工，工艺范围窄，但需求加工效率高，自动化程度高，应采用专用机床。如使用于单件小批量生产模式，工序集中，需求机床具有较宽的加工范围，对加工效率和自动化程度的要求相对低一些，应采用普通机床或通用机床。在多品种小批量生产模式，要求机床能适应多品种工件的加工，具有一定的工艺范围，较高的加工效率和自动化程度，应采用专门化机床。 机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。对于生产率，就机床本身而言，工艺范围增加，可能会使加工效率下降，但 就工件的制造全过程而言，机床工艺范围的增加，将会减少工件的装卸次数，减少安装、搬运等辅助时间，有可能使总的生产率提高。数控机床的出现较好地解决了上述矛盾。万能数控机床是能进行自动化加工的通用机床，其工艺范围往往比普通通用机床还宽，专用数控机床的生产率和自动化程度却比普通专用机床还高，因此数控机床不仅可使用于多品种小批量生产模式，现已逐步推广应用与大批量生产模式。 2、柔性 机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。随着市场经济的反站，对机床及其组成的的生产线的柔性要求越来越高。传统的刚性自动生产线尽管生产 效率高，但无法适应产品更新换代速度越来越快的要求。机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围，即机床的运动功能和刀具数目较多，工艺范围较广，机床能够在同意时期内完成多品种加工的能力。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部件经过重新组合，即通过机床重构，改变其功能，形成作业线上，可通过识别装置对待加工的工件进行识别，并根据其加工要求，在较短的时间内自动地对机床功能进行重构。要重构在较短的时间内完成，要求机床的功能部件具有快速分 离与组合的功能。 、与物流系统的可接近性 可接近性是指机床与物流系统之间进行物料流动的方便程度。对于普通机床，是由人工进行物料流动的，要求机床的使用、操作、清理和维护方便和安全。对于自动化制造系统，是采用工件传送带、自动换刀系统和自动排屑系统等装置自动进行物料流动的，要求机床的结构便于物料的自动流动，可靠性好。 、刚度 机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。机床的刚度直接影响买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 机床的加工精度和生产率，因此机 床应有足够的刚度。 、精度 要保证能加工出一定精度的工件，作为工件母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度和工作精度。 、噪声 噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染。设计和制造过程中要设法降低噪声。 、生产率 机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。它是衡量生产技术的先进性、生产组织的合理性和工人劳动积极性的重要指标之一。对用户而言，使用高效率的机床，可以降低工件的加工成 品本。 、 自动化 自动化机床可在无人工干预的情况下，按规定的动作要求，通过机械、电子或计算机的控制，自动完成全部或部分的加工。机床的自动化程度越高，加工精度的稳定性越好，还可以有效地降低工人的劳动强度，便于一个工人看管多台机床，大大地提供劳动生产率。 、成本 成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。 、生产周期 生产周期是衡量产品市场竞争力的重要指标，为了快 速响应时常需求变化，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求尽可能采用现代设计方法，缩短新产品的开发周期；尽可能采用现代制造和管理技术，缩短制造周期。 、可靠性 应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概念要高。 、造型与色彩 机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。 随着科学技术的进步和社会需求的变化，机床的设计理论和技术也在不断地发展。计算机技术和分析技术的飞速进步，为机 床设计方法的发展提供了有力的技术支撑。计算机辅助设计（ 在机床设计的各个阶段得到了应用改变了传统的经验设计方法，使机床设计由传统的人工设计向计算机辅助设计、由定性设计向定量设计、由静态和线性分析向动态和非线性分析、由可行性设计向最佳设计过渡。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 主传动系统设计 传动系统概述 传动的功用 机床主传动是实现机床主运动的传动，属于外联系传动链，其功用是： 1）将一定的动力由动力源传递给执行件（如主轴或工作台）； 2）保证执行件具有一定的转速和足够的转 速范围； 3）能够实现运动的开停，变速，换向和制动。 传动的组成 主传动一般由动力源，变速装置及执行件以及开停，换向和制动机构等部分组成。动力源给执行件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向；变速装置传递动力以及变换运动速度；执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。开停机构用来实现机床主轴的启动和停止；换向机构用来变换机床主轴旋转方向；制动机构用来控制机床主轴迅速停转以减少辅助时间。 传动系统的设计要求 设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济，合理的方式满足既定的要 求。一般满足下述基本要求： 1、满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数，传动系设计合理，操纵方便灵活，迅速，安全可靠等。 （ 1）满足机床传递动力要求。住电动机和传动机构能一共和传递足够的功率和扭矩，具有较高的传递效率。 （ 2）满足机床工作性能的要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度，精度，和抗振性，热变形特性稳定。 （ 3）满足产品设计经济性要求。传动链尽可能减短，零件数目要少，一边节省材料，降低成本。 （ 4）调整维修方便，结构简 单合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。 2、数控机床的主传动系统除了应满足普通机床的主传动要求外，还应满足以下要求： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 （ 1）具有更大的调速范围，并实现无级调速。数控机床为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产率、加工精度和表面质量，必须具有最高的转速和更大的调速范围 。 （ 2）具有较高的精度和刚度，传动平稳噪声低。数控机床加工精度的提高，与主传动系统的刚度密切相关。为此，应提高传动件的制造精度及刚度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性。 （ 3）良好的抗震性和热稳定性。数控机床上一般既要惊醒粗加工又要进行精加工。加工时可能由于断续切削，加工余量不均匀，运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力或交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时甚至破坏刀具或零件，使加工无法进行。因此在主传动系统中各主要零部件不但要具有一定的静刚度，而且要求具有一定的抑制各种干扰引起振动的能力 抗振性。 （ 4）机床在切削加工中主传动系统的发热使其中所有零部件产生热变形，破坏了零部件之间的相对位置精度和运动精度造成的加工 误差，且热变形限制了切削用量的提高，降低传动效率，影响到生产率，为此要求主轴部件具有较高的热稳定性，通过保持合适的配合间隙，并进行循环润滑保持热平衡等措施来实现。 动方案确定 主传动系的传动方式主要有两种：集中传动方式和分离传动方式。 中传动方式 此种方式将主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。特点是结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是这些高速运转的传动件在运转过程中产生的振动将直接影响主轴运转平稳性；传动件所产生的热量会使主轴产生热变形，使主轴回转轴线偏 离正确位置而直接影响加工精度 2。 离传动方式 此种方式将主传动系中大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独的变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱。其特点是变速箱各传动件产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变形，有利于提高机床的工作精度 2。 综上对比，本机床属于精密机床，对加工精度有较高要求，故采用分离传动方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 证并确定合理的结构式和转速图 变速系统传动系设计的一般原则 1、尽量缩短传动链 ； 2、传动组的变速级 数（或传动副数）尽量“前多后少” ； 3、传动组的变速范围尽量“前紧后松” ； 4、 降速比分配 尽量“ 前 慢 后 快” 1。 定转速图 前 面 已 选 择 公 比 261 , 由 01 （ 正 转 ） 11 （反转） ， 故单纯依靠常规变速系统满足不了设计要求，因此应在常规设计方案的基础上逐步加以改进、调整。 常规变速系统中最接近 21 级变速的 是 18 级变速，查表 12 18 级常规变速系统结构网推荐方案 1，有两种可供选择： 931 233 ;913 233 由于变速范围不满足要求，故采用双公比来增加变速范围。在通用基础使用中，每级转速使用的机会不太相同。经常使用的是转速范围的中段，转速范围的高、低段使用较少。双公比传动系统就是针对这一情况设计的。主轴的转速序列有两个公比，转速范围经常使用的中段采用小公比，不经常使用的高、低段用大公比。但双公比不能遵 循传动组变速范围尽量 “前紧后松 ”的原则，故应采用 913 233 。 又由于级数不够 21 级，故采用双速电机作为增加级数的方法，而且可简化齿轮变速箱的结构，缩小尺寸，还可在传动中变速。缺点是在电动机低速级时输出功率较小，使机床性能在部分转速下不能充分发挥。同时电动机的尺寸和重量较大，价格较贵。由于本机床工艺范围较宽，故成本可提高些，采用特制精密双速电机。由于中间有一级带传动，故需 5 根传动轴。 此方案第一降速组的最大被动齿轮较大，增大了变速箱的径向尺寸。且此机床有正、反转要求。若考 虑反转，则 轴上有多个齿轮传动副和一个双向摩擦片离合器，增大了轴向尺寸。 调整： （ 1）原定 、 轴之间再加一根传动轴，使 轴功能仅限于换向，减小轴向尺寸； （ 2）改变第一降速组，使其存在增速传动，使最大被动齿轮的径向尺寸减少。这样一来，处在最后位置的变速组不能有增速。而且直接降速必然会超过降速极限格数，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11